Regulácia reaktívnych kyslíkových radikálov počas oxidatívneho stresu

Mgr. Dávid LUKÁČ

Master's thesis

Regulation of reactive oxygen species during oxidative stress

Abstract:

Abstrakt: Reaktívne kyslíkové radikály (ROS) sú vysoko reaktívne molekuly kyslíka, produkované v aeróbnych organizmoch. Vo vyššej koncentrácií majú ROS negatívny vplyv na bunku a spôsobujú bunkovú smrť. Ich funkcia môže byť aj signalizačná a majú úlohu v obrannej odpovedi rastlín voči patogénom. FeSOD1 je superoxiddizmutáza, ktorá konvertuje superoxid na peroxid vodíka a kyslík. Zistili sme, že FeSOD1 je vývojovo regulovaná v skorých postembryonálnych štádiách v Col-0. Detekovali sme nový pás zodpovedajúci MnSOD izoforme, prítomnej iba v 3 a 5 dňových rastlinách Arabidopsis thaliana. Menadión je redoxne aktívny chinón, ktorý indukuje produkciu superoxidových radikálov v mitochondriálnom elektrónovom transportnom reťazci. V našej práci sme sa zaoberali vplyvom menadiónu na rastliny A.thaliana ekotyp Col-0, mutantné fsd1 rastliny a komplementované línie FSD1-GFP a GFP-FSD1. Naše výsledky nám naznačujú, že menadión má výrazný vplyv na fenotyp koreňa a viabilitu rastlín, spôsobuje zvýšenú produkciu laterálnych koreňov a inhibuje predlžovanie primárneho koreňa vo všetkých líniách. FeSOD1 determinuje odolnosť rastlín voči oxidatívnemu stresu spôsobeného menadiónom. Flagelín 22 je konzervovaný bakteriálny elicítor o veľkosti 22 aminokyselín, ktorý spúšťa imunitnú odpoveď rastliny. V rámci diplomovej práce sme sa zaoberali bioinformatickou analýzou diferenciálního proteómu divého typu a mutantnej KO hvmpk3 línie rastlín Hordeum vulgare po ovplyvnení bakteriálnym flagelínom 22.

Abstract:

Reactive oxygen species (ROS) are highly reactive molecules of oxygen, formed in aerobic organisms. In high concetrations, ROS have negative effect on cells and may cause a cell death. However, ROS can also function as a signaling molecules and are involved in plant defense responses against pathogens. FeSOD1 is an iron superoxide dismutase, which converts superoxide into hydrogen peroxide and molecular oxygen. Our results show, that FeSOD1 is developmentally regulated during early postembryonic development Arabidopsis thaliana. We also detected new band corresponding to MnSOD isoform, which is present only in 3 and 5 days old Arabidopsis plants. Menadione is a redox active quinon, which induces production of superoxide in mitochondrial electron transport chain. Aim of this study was to examine effects of menadione on Arabidopsis wild type, mutant fsd1 plants and complemented lines FSD1-GFP and GFP-FSD1. Our results show, that menadione has a negative effect on root phenotype, causing increased production of lateral roots and inhibiting the elongation of primary root in all studied and viability of plants in high concentrations. FeSOD1 is important for plant tolerance to menadione induced oxidative stress. Flagellin 22 is conserved bacterial elicitor, which triggers plant immune responses. We performed bioinformatical analysis of differential proteome of wild type and mutant KO hvmpk3 lines of H. vulgare after flagellin 22 treatment.

Keywords

ROS, FeSOD1, menadión, superoxid, flagelín 22, fenotyp, superoxiddizmutáza

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 8. 7. 2020
• Supervisor: doc. Ing. Tomáš Takáč, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biotechnology and Gene Engineering